“牛顿万有引力”并非万有.doc

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1、“牛顿万有引力”并非万有“运动论的物理学结论”诞生后，有人指责对“牛顿万有引力”的解释不能接受。因此，笔者在1981年6月6日于长春完成了这篇文章。(一)我们先看看“牛顿万有引力”在当时牛顿自己怎样把它得来的。牛顿写到：“在1665年开始11月间发现了微分计算法；第二年的1月发现了颜色的理论，5月开始研究积分计算法。这一年里我还开始想到重力是伸向月球轨道的……我还从开普勒关于行星的周期是和行星轨道的中心的距离的3/2次方成正比的定律，推出使行星保持在它们轨道上的力，必定要和它们与它们绕之而运动的中心之间的距离的平方成反比例；而

2、后把使月球保持在它轨道上所需的力和地球表面的重力作了比较，并发现它们近似相等”。我们抛开那段“树下赏月落苹果”的佳话，着实地看看诱导牛顿发现引力的根本原因：“……这特别是归功于开普勒和伽利略，牛顿就是从他们二人那里得出自己结论的”伽利略在认识运动定律上，建立了惯性理论，牛顿则挑出伽利略这一发现，总结成他的力学第一定律：“任何物体，只要没有外力的作用，便将永远保持静止或匀速直线运动状态——惯性定律。”伽利略的另一个重大成就是发现地球引力场中的自由落体定律：落体竖直下落的速度随时间而均匀递增。并且继续认识到一个匀速的水平运动能同这

3、种垂直加速运动叠加起来，从而发展抛射体运动轨道的理论。牛顿则把伽利略的这个理论扩展到天上。他把行星轨道比作抛射体轨道，这样就完成了一个伟大的从地面到天上的联系。牛顿曾设想过，在高塔上向水平方向抛出石子，如果力量足够大，石子就会象卫星那样绕地球转动：如果把月球比作抛射体，它的运动应当符合伽利略抛射体运动的分析。这便是月球的曲线运动应当可以分解为两种简单的直线运动：一是由于惯性而引起的直线运动；一是把月球拉向地球的运动。地球的引力便是使月球离开直线运动，不断偏向地球，并按现在的轨道绕地球运动的力。所以牛顿说：“如果没有这样一种力的

4、作用，月球就不能保持在它的轨道上运动。如果这种力太小，就不足以使月球偏离它的直线运动；如果这种力太大，就会使它偏离太大而把它从轨道上拉下落向地球。这种力必须大小相当，数学家的任务就是要找出这种正好能使一个物体在一定轨道上以一定速度运动的力，并且反过来要确定从一定地点以一定速度发射出去的一个物体，由于一定的力的作用偏离其原有直线运动而进入那条曲线路程。”这个力正是向心力。所以，从上看到，一个物体作惯性运动，改变它的运动速度和方向都必定是外来的原因，牛顿要寻找的正是改变行星运动的直线路径，使它不断环绕恒星运动的那个向心力。于是，牛

5、顿假定行星的轨道是正圆等速运动的，并借助惠更斯的向心加速度的公式j＝和开普勒第三运动定律R3＝T2(或logT/logR＝3/2)把问题集中为寻找这种运动的加速度上导出万有引力定律的。从惠更斯的向心加速度还可表示为离心力与钟摆的半径(R)成正比，与周期(T)的平方成反比，即现在已知道开普勒的第三定律R3＝T2于是知道离心力与半径(R)的平方成反比(离心力等于向心力，方向相反)。牛顿还认为“引力是物质的固有属性”，所以“宇宙间的一切物体都应该有引力”(万有性)，进而牛顿建立了力与物体的质量(物体的固有属性)成正比，并把伽利略更正

6、了亚里斯多德的“力与速度相关”为“力同加速度相关”联系起来，揭示出力和加速度之间需要有质量(物体的固有属性)这个媒介，因而建立了牛顿的第二力学定律F＝m·a当时“物体的固有属性”是由物质的“惰性”或“惯性”概念引伸来的。这一伟大的贡献同时解释了自由落体的加速度，无论物体大小都相同。相应，继而又建立了“作用与反作用大小相等方向相反”牛顿第三力学定律。不论牛顿三定律建立早晚，当他把第二和第三力学定律运用到月球地球之间时，他看到，假如地球的质量增加一倍，那么，第二定律指出月球对地球的引力也将增加一倍。自然，第三定律也指出地球对月球的

7、引力要增加一倍(加速度不变时)，同理，假如月球的质量增加一倍，那么，月球对地球的引力就增加一倍，也有地球对月球的引力增加一倍。假如地球和月球的质量同时增加一倍，根据力学第二、三定律，地球和月球的相互引力就要增加到原来的2×2＝4倍。牛顿据此推断，宇宙间两天体之间的引力大小同这两个天体质量的乘积成正比，同两天体间的距离平方成反比，于是建立了万有引力定律F＝G·为什么要引出这段科学史呢？从中看到，牛顿抓住的关键有二，一是加速度，这个加速度是改变物体运动轨道方向的向心加速度；一是“物体固有的属性”——质量，从而发展出“万有引力”的。

8、接下来要谈的就是我所证明的“引力”和牛顿的“万有引力”之间的相同与不同在哪里，是什么，这样才能有辩别，有鉴赏。(二)假如我说的对，我所得到“引力”新表达式加速度也应是向心加速度，是一个加速系统内恒星对卫星的力，现在就来验证：当我们建立了如下的“瞬间停顿守恒关系”的“元基方程”